Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Реабсорбция в перитубулярных капиллярах может быть вычислена по формуле:

реабсорбция = Кф × эффективное давление реабсорбции.

Эффективное давление реабсорбции в перитубулярных капиллярах является суммарным результатом действия гидростатических и коллоидно-осмотических сил. Таким образом, реабсорбции препятствуют гидростатическое давление в перитубулярных капиллярах и коллоидно-осмотическое давление белков в межклеточной жидкости.

Одновременно реабсорбции способствуют гидростатическое давление в межклеточной жидкости и онкотическое давление белков плазмы в перитубулярных капиллярах.

Гидростатическое давление в перитубулярных капиллярах зависит от уровня АД и сосудистого сопротивления приносящей и выносящей артериол:

• увеличение АД способствует повышению гидростатического давления в перитубулярных капиллярах и уменьшает показатель реабсорбции; этот эффект в известной мере компенсируется механизмом саморегуляции почечного кровотока, поддерживающим как кровоток, так и гидростатическое давление в сосудах почки на постоянном уровне;
• увеличение сосудистого сопротивления приносящей или выносящей артериолы снижает гидростатическое давление в перитубулярных капиллярах и способствует реабсорбции.

Несмотря на то, что при сужении выносящей артериолы гидростатическое давление в клубочке увеличивается, в перитубулярных капиллярах оно падает.

Онкотическое давление в перитубулярных капиллярах определяется:

• системным онкотическим давлением в плазме крови, повышение которого способствует возрастанию онкотического давления в капиллярах, таким образом увеличивая реабсорбцию;
• фракцией фильтрации: чем она выше, тем больше плазмы профильтровывается в клубочке и, следовательно, больше белка концентрируется в капилляре; таким образом, повышение фракции фильтрации также способствует реабсорбции в перитубулярных капиллярах.

Обратная ситуация происходит при возрастании реабсорбции в перитубулярных капиллярах до уровня выше нормы. Вначале увеличение реабсорбции способствует уменьшению гидростатического давления и росту коллоидно-осмотического давления в межклеточной жидкости. Оба этих фактора направляют жидкость и растворенные в ней вещества из просвета канальца в межклеточное пространство, поэтому их утечка уменьшается, а канальцевая реабсорбция возрастает.

Таким образом, благодаря изменениям гидростатического и коллоидноосмотического давления в почечной паренхиме реабсорбция в перитубулярных капиллярах воды и растворенных в ней веществ точно соответствует реабсорбции их из канальца в межклеточное пространство. Следовательно, в целом силы, которые увеличивают реабсорбцию в перитубулярных капиллярах, также способствуют реабсорбции в канальцах. И наоборот, при изменениях кровообращения в почке, приводящих к снижению реабсорбции в перитубулярных капиллярах, реабсорбция воды и растворенных веществ в канальцевой системе снижается.

В процессе реабсорбции вода и вещества из просвета канальцев через апикальную мембрану поступают в цитоплазму клеток эпителия, затем через базальную и латеральную мембраны выносятся из клеток эпителия в интерстициальное пространство, после чего поступают в перитубулярные капилляры. Такой путь переноса веществ называется трансцеллюлярным. Кроме того, возможен путь реабсорбции через плотные соединения между клетками эпителия посредством простой диффузии переносом вещества с растворителем, что носит название парацеллюлярного пути реабсорбции (см. рис. 26.5).

Перенос веществ через эпителий канальцев в межклеточную жидкость осуществляется с помощью механизмов активного и пассивного транспорта, основы которого изложены в разд. 3.2. Пассивный транспорт происходит без затраты энергии по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиентам. С помощью пассивного транспорта осуществляется реабсорбция воды, анионов хлора, мочевины. Активным транспортом называют перенос веществ против электрохимического и концентрационного градиентов. Причем различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первично-активный транспорт происходит с затратой энергии клетки. Примером служит перенос ионов Na+ с помощью фермента Na+,K+-АТФазы, использующей энергию АТФ. При вторично-активном транспорте перенос вещества осуществляется за счет энергии транспорта другого вещества. По механизму вторично-активного транспорта реабсорбируются глюкоза и аминокислоты.

Активный транспорт. Известные первично-активные системы переноса веществ включают следующие АТФазы: натрий-калиевую, переносящую ионы водорода, водородно-калиевую и кальциевую. Ярким примером работы системы первично-активного транспорта является процесс реабсорбции Nа+ через мембрану проксимального извитого канальца (рис. 26.6).

Электрический потенциал и низкая концентрация Nа+ в клетке создают движущую силу для поступления натрия в клетку из канальцевой жидкости. Попавший в клетку Nа+ выводится затем из нее в межклеточное пространство при участии Na+,K+-АТФазы, встроенной в базолатеральную мембрану. Клеточная мембрана в определенной мере проницаема для K+, поэтому его выход наружу приводит к разности потенциалов примерно 70 мВ: цитозоль заряжен отрицательно относительно внеклеточного пространства.

Процесс реабсорбции ионов Na+ из просвета канальцев обратно в кровь состоит из трех этапов.

1. Диффузия ионов Na+ через мембрану клеток эпителия канальцев (называемую также апикальной мембраной) внутрь клеток по электрохимическому градиенту, поддерживаемому Na+,K+-АТФазой, который расположен на базолатеральной стороне мембраны.

Рис. 26.6. Механизм активного транспорта натрия через эпителий канальцев. Источник: J.E. Hall (2016)

2. Перенос натрия через базолатеральную мембрану в межклеточную жидкость. Осуществляется против электрохимического градиента с помощью Na+, K+-АТФазы.

3. Реабсорбция натрия, воды и других веществ из межклеточной жидкости в перитубулярные капилляры путем ультрафильтрации — пассивного процесса, обеспечиваемого градиентами гидростатического и коллоидно-осмотического давления.

Вторично-активный транспорт. При вторично-активном транспорте с мембранным белком-переносчиком взаимодействуют два вещества или более, которые затем перемещаются в клетку. Одно из веществ, например натрий, диффундирует по электрохимическому градиенту, другое вещество, например глюкоза, перемещается в клетку против этого градиента.

Таким образом, для вторично-активного транспорта непосредственных затрат энергии АТФ или других высокоэнергетических соединений не требуется. Движущей силой, облегчающей перемещение веществ, в данном случае является диффузия совместно реабсорбируемого вещества по электрохимическому градиенту (рис. 26.7).

Рис. 26.7. Механизмы вторично-активного транспорта в проксимальном канальце. Источник: J.E. Hall (2016)

Транспорт глюкозы и аминокислот, направленный против электрохимического градиента, хоть и не требует непосредственных затрат АТФ, но косвенно зависит от АТФазной активности Na+,K+-насоса на базолатеральной поверхности мембраны. Энергия, затраченная этим насосом, поддерживает электрохимический градиент, благодаря которому натрий диффундирует из просвета канальцев в клетку одновременно с глюкозой, транспортируемой против градиента.

Вторично-активная секреция в канальцах. Некоторые вещества попадают в просвет канальцев путем вторично-активной секреции. Нередко такой вариант основан на контртранспорте вещества и иона Na+. При контртранспорте (антипорте) движущая сила, возникающая при перемещении одного из веществ по градиенту (например, ионов Na+), способствует движению другого соединения в противоположном направлении, то есть против градиента. Например, активная секреция ионов H+ связана с реабсорбцией Na+ в щеточной каемке проксимального канальца. В данном случае входящий в клетку Na+ обменивается на выходящий из клетки H+, Na+ поступает в клетку, а протоны двигаются в обратном направлении, поступая в просвет канальца (см. рис. 26.7).

Пиноцитоз. Некоторые отделы канальцевой системы нефрона, особенно проксимальные, с помощью пиноцитоза реабсорбируют такие большие соединения, как молекулы белка. При этом белок прикрепляется к мембране щеточной каемки, мембрана в этом месте инвагинируется в клетку вплоть до смыкания краев и формирования пузырька, содержащего молекулу белка. Оказавшись внутри пространства, окруженного мембраной, молекула белка расщепляется до аминокислот, которые затем через базолатеральную мембрану попадают в межклеточную жидкость. Поскольку пиноцитоз требует затрат энергии, его относят к активному транспорту.

Максимальный транспорт для активно реабсорбируемых веществ. Для большинства веществ, которые активно реабсорбируются или секретируются, существует количественное ограничение — предел, называемый максимальным транспортом. Он объясняется полной загруженностью транспортных систем, вовлеченных в перенос вещества, когда его количество, попавшее в просвет канальца (называемое канальцевой нагрузкой), превышает возможности транспортных белков и особых ферментов, принимающих участие в переносе.